梁の反力の求め方|単純梁・片持ち梁の支点反力を計算例で徹底解説

構造力学

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梁の反力(支点反力)の計算は、曲げモーメント・せん断力・たわみを求めるための第一歩です。力のつり合い条件を理解することが構造力学の基本であり、施工管理技士試験でも必須の知識です。

支点反力とは

支点反力とは、梁を支える支点(ピン支点・ローラー支点・固定端)が梁に与える力のことです。梁に外力(荷重)が作用すると、梁がつり合うように支点に反力が生じます。反力を正確に求めることで、その後の応力計算(M図・Q図)が可能になります。

力のつり合い条件(静定条件)

静定梁(反力が力のつり合い条件だけで求まる梁)では以下の3つのつり合い式を使います。水平方向の力の和=0(ΣH=0)、鉛直方向の力の和=0(ΣV=0)、任意の点まわりのモーメントの和=0(ΣM=0)の3つです。

単純梁の反力計算(集中荷重)

スパンLの単純梁(左端:ピン支点A、右端:ローラー支点B)の中央から距離aの点に集中荷重Pが作用する場合の反力計算手順は以下のとおりです。

B点まわりのモーメントのつり合い(ΣMB=0)から:RA × L = P × (L − a) → RA = P(L−a)/L。鉛直方向のつり合い(ΣV=0)から:RB = P − RA = Pa/L。

例:スパン6m、左端から2mの点に30kNの集中荷重 → RA = 30×(6−2)/6 = 20kN、RB = 30×2/6 = 10kN

単純梁の反力計算(等分布荷重)

スパンLの単純梁に等分布荷重w(kN/m)が全スパンに作用する場合、合力はwL(中央に集中)として扱います。対称荷重のため左右の反力は等しくRA = RB = wL/2となります。

例:スパン6m、等分布荷重10kN/m → RA = RB = 10×6÷2 = 30kN

片持ち梁の反力計算

片持ち梁(固定端A、自由端B)の先端に集中荷重Pが作用する場合、固定端Aには鉛直反力RA=P(上向き)と固定モーメントMA=P×L(反時計まわり)が生じます。

例:スパン3m、先端集中荷重20kN → RA = 20kN(上向き)、MA = 20×3 = 60kN·m(固定端モーメント)

試験対策のポイント

施工管理技士試験の反力計算では、「モーメントのつり合い式をどの点でとるか」が計算を簡単にするポイントです。求めたい反力以外の反力の作用点でモーメントをとると、その反力の項がなくなり計算が簡単になります。集中荷重が中央でない場合の反力の大小関係(荷重に近い支点の反力が大きい)も覚えておきましょう。

まとめ

梁の支点反力は「力のつり合い(ΣV=0)」と「モーメントのつり合い(ΣM=0)」の2式から求めます。単純梁の中央集中荷重ではRA=RB=P/2、等分布荷重ではRA=RB=wL/2が基本です。反力計算はM図・Q図作成の出発点なので確実に習得しておきましょう。

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